【導讀】中國電池市場概況。電池相關產業(yè)新應用。自伏打發(fā)明的伏打電池開創(chuàng)了現代電池發(fā)展史;200多年來，在材。現在，凡是將兩種不同金屬放入同一種電解質溶液所形。成的電池均稱為伏打電池。電池至今，已有近150年的歷史,最初開口式鉛酸蓄電。池需經常加硫酸和加水維護，腐蝕周圍設備，并污染環(huán)境。電池基本取代傳統(tǒng)的開口式電池。它是產量最大和應用最廣的二次化學電源，裝置，通常稱為電池，其中包括原電池、蓄電池、儲備電池和燃料電池。鎘鎳電池循環(huán)壽命長，自放電較小，性能穩(wěn)定，并可以大電流放電，電池具有較大的能量密度，這意味著使用鎳氫電池能有效地延長設備的工作時間。高壓氫鎳電池充電后，氫氣壓力。但氣泄漏不僅減小電池的容量，而。且會引起爆炸事故，安全隱患大。與鎘鎳電池和高壓氫鎳電池相比，金屬氫化物

　　

【正文】 電池的充電，例如電芯的阻抗、充電電流與電壓、環(huán)境溫度以及電芯的種類。圖 2為 Li離子電池的 1C充電曲線圖，充電器電壓穩(wěn)定在 ，采用 1C的電流進行充電，紅線為電流變化曲線，藍線為電壓變化曲線。對電池充電的各種試驗結果表明， 1C充電是對電池比較理想的充電方式。 ? 在充電時，鎳氫電池的電量充電到飽幅時，其電壓不再上升，進而自動停止充電，所以不需要充電保護電路。但是 Li離子電池充電到飽幅時，它的電壓會繼續(xù)上升，進而引起電池過熱，減少電池生命周期并損壞電池，所以 Li離子電池一定要有過充電保護電路。一般情況下，充電器充電時也會提供限流和限壓的功能，以使電池的使用壽命達到最大。 ? 與充電相似，不同類型電芯的放電曲線也稍微不一樣，但是電池容量的大小是放電特性的決定因素。圖 3為在室溫下 Li離子電池的（放電過程是從右到左），對一個充飽電的電池來說， ，然后放電的速度將逐步減慢 ? 當然環(huán)境溫度對于電池的充電和放電特性都有很大的影響，一般情況下，合理充電的操作溫度范圍是從 0～ 45℃ ，而放電的操作溫度范圍是從 10～ 60℃ 。 ?圖 1：不同生命周期下的 LI離子電池的 IC放電曲線 圖 2 Li離子電池的充電曲線圖 圖 3 Li離子電池的 二 :鋰離子電池保護板主要元器件 ? ? Vishay:SI6968 SIF912 SI7900EDN ? Great wall:GWS7301D ? Sanyo:ECH8601 FW232A ? NEC: uPA1873 uPA24502 uPA2451B ? FairChild:FDW2511 FDW9926A ? Toshiba):TPCS821 ? AOS:AON580 AO8822 AO8821 ? BYD : BF9028 BF9027 BF9026 BF9025 BF9038 ? 其它 : GE9926 GE8205 SN5NF20V WS4007 ? （二）： BATTERY IC ? SEIKO : S8241 S8261 S8232 S8254 S8244 ? RICOH : R5400N R5401 R5402N R5421N R5426N R5429 ? Hitachi : MD170 MD1501 ? Mitsumi : MM3099DXD ? 富晶 : DW01+ DW01P FS312F FS326 ? 新德 : CS213 ? （三） :SMDFUSE ? 1. 品牌 : LITTELFUSE BUSSMANN SART KAYAMA AEM ? 2. 規(guī)格 : ? 單節(jié)鋰電池 : SIZE 0603 Vrv – 32V IrA – 5 A ? 多節(jié)鋰電池： SIZE – 1206 Vrv – 32V IrA – 5 A 7A 三：鋰離子的保護線路的功能及其工作原理 . ? 1. 鋰離子保護線路全解剖 ? ,在外面看到的除了電池外殼 ,還有就是幾個五金觸片了 ,如圖中 電池正極 ,電池負極 就是的電池正負極輸出 . ? 而實際真正供電的源泉是電池塑料殼里面的鋰離子電池芯 ,但是由于鋰離子電芯的 “ 嬌嫩 ” 的特性 ,比如過充和過放 ,大電流放電 ,短路等非常規(guī)動作都會對鋰離子電芯造成極大的傷害 .所以保護線路的功能就是在上述非常規(guī)動作發(fā)生時及時的切斷回路 .保護鋰離子電芯 .而這些保護動作就是圖中的保護 IC來判斷 ,由它來控制一對 Mosfet場效應管來導通和切斷主供電回路 ,對鋰離子電芯進行保護 . 鋰電池制造商常用的這種保護 IC的生產廠商有 SEIKO精工 ,RICOH理光 ,Motorala摩托羅拉 ,富晶 ,新德 等 . ? 2 . 以精工的 S8241系列芯片來具體介紹各項保護功能 . ? 眾所周知 ,以恒壓充電限制電壓來劃分 ,鋰離子電池有 電和 .現在 ,絕大多數是 .下面的數據就只針對 電池來討論 . 保護 IC+Mosfet可以實現的功能如下 (四大保護 ): ,當電池芯的電壓超過設定值時 ,由保護 IC切斷Mosfet管 .等電芯電壓回歸到允許的電壓是 ,重新恢復 Mosfet管的導通 . 過充檢測電壓 :+/,電芯電壓一超過這個值 ,就觸發(fā)過充保護 ? 過充釋放電壓 :+/,處于過充保護的電芯電壓只有降到這個值時才會停止保護 . ? 過充保護延時 :1秒 .當電壓持續(xù)超過過充檢測電壓 1秒以上才會觸發(fā)過充保護 ,這個是為了防止誤判和誤操作而設置的 . ,當電池芯的電壓降低得超過設定值時 ,由保護 IC切斷Mosfet管 .等電芯電壓回歸到允許的電壓時 ,重新恢復 Mosfet管的導通 . 過放檢測電壓 :+/ 過放釋放電壓 : 過放保護延時 :125毫秒 ,不贅述 . ,當工作電流超出設定值時 ,由保護 IC切斷 Mosfet管 .等工作電流回歸到允許的電壓是 ,重新恢復 Mosfet管的導通 . 過流電流壓降 :,這里保護 IC判斷的是電流流過 Mosfet而產生的壓降 ,用這個電壓除于 Mosfet的導通阻抗就可以近似得到過流保護的電流 .一般在 3~5A左右 . .其實這個功能是過流保護的擴展 ,當保護 IC檢測電池輸出正負極之間電壓小于規(guī)定值時 ,認為此時電池處于短路狀態(tài) ,立即切斷回路 .等短路的故障排除再恢復回路 .短路時電池的輸出正負極的電壓為零 ,而實際電芯的電壓還是正常的 . ? 短路檢測延時 :10微秒 ,這個延時更是短暫 ,幾乎是短路的瞬間就切斷了回路 ,可以避免短路對電池帶來的巨大損傷 . 還有一個參數 ,稱為保護 IC的自耗 ,如上圖 ,可以看到 ,保護 IC是通過電阻 R1利用了電芯的電壓來進行工作的 .不可避免的 ? 電池的容量 .一般保護 IC的功耗是做的非常小的 .在 3微安左右 ,最大不超過 6微安 . 在保護回路里面還有一個器件 ,如上圖標示的 SMDFuse,就是保險絲 .它是串聯在電池的回路中 .它的作用是在保護線路失效的情況下 ,作為最后的防線 ,對于過流或高溫的鋰離子電池進行切斷回路的動作 .該 SMDFuse根據工作原理分為 一次性保險絲 或可恢復保險絲 (又稱為 PPTC). 有了如此完備的保護線路 ,一般用戶想用壞鋰離子電池都有點困難 .但是這并不是意味著用戶可以隨意的濫用鋰離子電池 .同樣有許多的地方是需要注意的 . ? 3. 下圖是根據鋰離子電池電壓根據實際使用劃分的幾個區(qū)域 . 高壓危險區(qū) 保護線路過充保護電壓 (~) 高壓警戒區(qū) 鋰離子電池充電限制電壓 正常使用區(qū) 鋰離子電池放電終止電壓 (~) 低壓警戒區(qū) 保護線路過放保護電壓 (~) 低壓危險區(qū) ? .鋰離子電池可以正常發(fā)揮其特性 ,也沒有危險 . ? .雖然這個區(qū)域處于保護線路的保護范圍之內 ,并不意味著此時鋰離子電池也是安全的 .長期處于這種程度的過充 ,會很快的降低電池的循環(huán)壽命 . 根據測試 ,將新鋰離子電池充電到 鋰離子電池提高 15%左右的容量 ,但是在 50次循環(huán)以后 ,其容量衰減到原來的 80%,壽命整整縮短了 10倍 ? .處于該區(qū)域的鋰離子電池不適合快速充電 ,要先用小電流將電池電壓提升到 .否則容易導致鋰離子極性材料發(fā)生不良反應 ,影響電池性能 .而這個電壓的鋰離子電池也非常容易因為電池本身的自耗和鋰離子保護線路的自耗很快的掉近低壓危險區(qū) .那就危險了 .而且這個自耗是保護線路無法保護的 . ,長期處于低壓危險區(qū)的鋰離子電池 ,性能將近一步惡化 . 在低電壓 (小于 2V)或更低的電壓情況下 ,正極材料的鈷鋰酸(又稱尖晶石 )晶格發(fā)生變化 ,其晶體機構會以枝晶形式生產 .這種枝晶發(fā)展長大的話會戳穿正負極的隔膜 ,導致電池微短路 .進一步惡化電池的性能 .甚至導致電池發(fā)生膨脹 ,徹底報廢 . .此時保護線路已經失效 ,或者根本沒有保護線路 .在這個區(qū)域的鋰離子電池 (特別是 ),鋰離子內部會發(fā)生劇烈的反應 ,產生強大的熱量 ,導致電池內壓正極 ,使電芯變形 ,不同于低度過充 ,這種變化是一次性的 ,即一次高度過充就可以造成電池發(fā)鼓 .甚至爆炸 四 : 鋰離子電池的與保護線路相關的注意事項 ? .這樣做只有兩種結果 , ? 一是保護線路起作用 ,那么什么事也不會發(fā)生 . ? 二是保護線路失效 ,那樣就會造成過流或直接電芯的短路 ,就會觸發(fā)fuse動作 ,如果里面也沒有 fuse的保護 (很多雜牌鋰離子電池就是沒有fuse或 PTC),那么這種短路的瞬間電流將達到十幾甚至幾十安培 ,足以燒毀線路板 ,使導線發(fā)紅 .要是碰上皮膚那就更慘了 . ? (沒有認證 )的充電器或座充 ,鋰離子電池的充電過充需要嚴格的電壓控制 ,這點做的不好的充電器會對鋰離子電池造成低度過充 ,雖然最后有保護線路的保護 ,但是已經過充了 . ? ,保護芯片也有極限的承受電壓 ,一般在12V左右 ,在往上往往會擊穿保護芯片 . ? ,同樣會損傷保護 IC ? ,潮濕 ,高溫 ,靜電會導致保護 IC或Mosfet失效的 .手機落入水中 ,在記得吹干手機主板的同時 ,也要對鋰離子電池進行晾干處理 ,但不要用電吹風吹干 .高溫 (60度以上 )對鋰離子電池是有害的 . ? 以上談論的是單節(jié)鋰離子電池的保護線路 ,不包括串聯兩節(jié)以上的保護 IC,道理大同小異 . ? 6. 在第一個圖中 ,畫了一個標識電阻 R2,如果這個電阻是個常規(guī)的定值電阻 ,那么就是手機用來區(qū)別電池類型用的 .三星的手機在隱藏菜單中可以看到這個電阻值 .他們的手機用不同的電阻來區(qū)分不同容量的電池 (厚薄電 ) 如果這個電池是個熱敏電阻 (NTC),那么它就可以告訴手機或充電器電池的溫度 ,因此手機或充電器就有了對電池溫度的檢測能力 .當電池溫度超出范圍 (比如 0度 ~40度以外 ),手機或座充就不對鋰離子電池進行充電動作 .這也是對鋰離子電池的保護 . 7. 有些電池會有兩個以上的標識電阻 (一個常規(guī)電阻 ,一個熱敏電阻 )或專用的識別芯片來執(zhí)行這個功能 .原理都是一樣的 .目的就是確保更好的的使用鋰離子電池